汽车外饰零部件材料的选择与应用

汽车外饰零部件材料的选择与应用

塑料及其复合材料是汽车工业中常用的非金属材料之一，汽车中的塑料用量已经占到了整个塑料产量的15%（图1

所示）。尤其是当今社会，对汽车环保化和轻量化的呼声不断高涨，塑料材料在汽车制造中的用量也不断增加。

汽车外饰零件是汽车零部件中应用塑料材料最多的零件系统，主要包括保险杠、后视镜、灯、门把手、进气格栅、天窗等（如图2所示）。现代轿车外饰件一般多采用注塑工艺成型，再进行喷漆或皮纹处理。作为喷漆件，为保证与车身颜色及漆面质量的一致，在选材时必须考虑喷涂系统，例如北美车身油漆多采用高温烘烤系统，外饰件选材时应考虑选择可耐高温烘烤的原料；作为皮纹件，在选材时须特别考虑原料的颜色及耐候性能是否满足设计要求。目前常用的外饰材料有PP （聚丙烯）、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）、ASA（苯乙烯、丙烯腈和压克力橡胶共聚）、POM（聚甲醛）、PA（尼龙、聚酰胺）、PC（聚碳酸酯）、PE（聚乙烯）等，但具体到每一个零件所使用的材料又有所不同，以下针对具体的零部件系统介绍材料的选择和应用情况。

保险杠材料的选择与应用

汽车的保险杠系统包括前保险杠和后保险杠，在车辆碰撞时起到了吸收能量、减少车身以及电器等部件受伤程度、减轻碰撞时对行人腿部的伤害的作用。保险杠一般包括蒙皮、吸能块、加强板等3大部分（如图3 所示）。

1. 保险杠材料的选择原则

保险杠一般采用喷涂处理，长期受到风吹、日晒、雨淋，在碰撞时首当其冲，工况恶劣，所以其材料有以下要求：

•良好的抗冲击性能：碰撞时有良好的弹性，为乘客提供保护；

•良好的耐候性：防止在高温暴晒下变形、老化等；

•良好的油漆附着能力：保证油漆不能脱落、变色；

•良好的流动性：满足注塑加工工艺的要求；

良好的加工性能：便于注塑模具设计；

•价格相对低廉：保险杠材料用量大，可以有效降低使用成本。

2. 常用保险杠材料的性能

PP 类材料无毒无味，密度小，电绝缘性能良好，力学性能好，有良好的延伸性和抗弯曲疲劳性能，对酸碱的耐受效果好，价格低廉，但PP 的耐低温冲击性能较差，不耐磨，易老化，所以通常采用改性的方法提高聚丙烯性能。目前，市面上PP类保险杠蒙皮材料多用PP/弹性体共混体系，或者PP/弹性体/滑石共混体系，它们属于热塑性弹性体的一种，它是通过改变PP 的结晶形状，使PP 的球晶细化，达到增韧的目的，PP/弹性体共混可以是二元体系，也可以添加第三种聚合物而成为三元体系。在二元体系中，EPDM（三元乙丙橡胶）对PP 的增韧改性效果最佳，也是用量最大的。

PP 与EPDM 在熔融共混过程中，将EPDM 进行硫化，得到分散在PP 连续相中的硫化交联的EPDM 微小颗粒，利用动态硫化技术可以制得热塑性弹性体，PP连续相在高温时

熔化提供热塑性，而硫化的EPDM 橡胶颗粒则在常温下提供高弹性，这是材料性能的十分巧妙的组合。特别是加入滑石填充后，PP 材料具有高刚性、低热膨胀系数和低收缩率，抗化学腐蚀性能强，尤其是经表面处理的滑石粉填充PP 可以有效地改善PP 抗冲击性能，提高模量，提高热变形温度。

PP/EPDM 有优良的耐候性、耐臭氧、耐紫外线、耐温性能，抗冲击性能良好，耐溶剂和耐化学药品性能强，加工简便，成本低。

目前福特嘉年华、菲亚特菲翔、大众桑塔纳等车型的保险杠蒙皮都采用PP 与EPDM 的改性材料。

TPO（热塑性弹性体）也是保险杠蒙皮的重要材料之一。TPO 触感温和，易着色，耐化学性能号，抗张强度和断裂伸长率好，电绝缘性和防滑性强，耐磨性和耐候性能优良。在TPO 分子中，大量高度胶连的橡胶粒子呈分散结构，少量塑料相结构包覆在胶连橡胶粒子周围形成连续相，使TPO 既具有硫化橡胶的高弹性，又具有塑料材料的热塑流动性和可加工性。

目前，大众宝来、帕萨特、马自达6 等车型的保险杠蒙皮都采用TPO 材料。

吸能块一般采用发泡聚丙烯或者是PP 类支架吸能结构，起到吸收撞击能量的作用。

加强板一般采用GMT 材料模压制成或者钢梁件，在低速碰撞过程中起到缓冲和吸收的作用，保护车辆内部成员。

除了以上常用材料外，PC/ABS 、PBT、SMC 等材料也可用于保险杠的生产与制造。

3. 常用的保险杠材料牌号

目前，国内或者国外生产PP 的厂家很多，国内厂家有上海锦湖日丽、上海聚威、广州金发、上海普利特等，国外厂家有巴斯夫、拜耳、杜邦等，但由于价格上的差异，除非主机厂指定材料，国内材料厂家的材料应用范围更广泛，如上海聚威的改性PP系列、广州金发的ABP 系列改性PP、上海普利特的改性PP系列、台湾奇美生产的TPO系列材料都是保险杠的常用材料。表1 列出了上海聚威工程塑料有限公

司所生产的工程改性PP的机械性能。表2列出了意大利API 生产的TPO 材料的性能。

外后视镜材料的选择与应用

汽车外后视镜一般固定在车门前端，属于国家强制检验的3C 零

件，其扩大了驾驶者的视野范围，保证了行车的安全。图4 是典

型的后视镜结构示意图，主要包括支座、镜壳、基板、连接件、镜片、加热片、镜头调节模块、转向灯等。

1. 外后视镜的材料选择原则

外后视镜一般采用喷涂处理，其材料有以下要求：

•良好的耐热性和抗腐蚀性能：防止在高温暴晒下变形老化、腐

蚀破坏等；

•良好的油漆附着能力：保证油漆不能脱落、变色；

•良好的流动性：满足注塑加工工艺的要求；

•良好的加工性能：便于注塑模具设计。

2. 常用后视镜材料的性能

后视镜镜壳和基座的常用材料为ASA ，它是一种由丙烯

腈(Acrylonitrile)、苯乙烯(Styrene)、丙烯酸橡胶(Acrylate)组

成的于上世纪70 年代研制成功的三元聚合物，属于抗冲改

性树脂。ASA 树脂是由橡胶相和树脂相组成的两相结构，橡胶相以颗粒状分散在连续的树脂相中，形成“海岛”结构，在两相的界面上有一层SAN 接枝物。ASA 属无定型三元共聚物，为饱和主链结构，不含双键，因此对紫外线的耐受能力很强，克服了ABS 树脂长期露置室外机械强度显著下降，受日光的分解而使颜色变黄等缺点；ASA 结构中引入了丙烯酸酯橡胶，使其共聚物具有极好的抗冲击性，尤其是低温抗冲击性能优良；ASA 结构中含有腈基，因此具有极强的耐化学腐蚀性；ASA 与PVC 的溶解度参数十分接近，两者具有很好的相溶性，